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相比电动车，燃油车高速工况仍有优势，那么今后电机趋势是什么？原创2023-12-09 09:55·懂车老王电动车城市工况使用已经被证明是合理且相对可靠的一种出行方案了，但长途高速公路掉电太快依然是巨大挑战，并且针对单一齿轮比减速器的单电机电动车来说，更是个硬伤。如何解决呢？老王本文提出一种新设想，当然这其实不是老王先提出来的，很多公司已经着手这么做了。高速燃油车相对省油燃油车高速区间段反而相对会省油。比如我自己其中一辆车（V6发动机）在高速上平均速度达到58kph，平均油耗就可以下探到8.1，而平时在城市里开，六缸车怎么也得11-13个油。当然这只是相对省油，如果你132kph保持开高速，可能油耗还是会上去，因为风阻是二次方指数型关系，所有车的能耗在极高速度（超过110km/h）以后都会变得不经济。电动车更是这个样子。电动车电池冬季续航降低对于电动车，大家都在说冬季续航表现不好，但很少有人去谈这是为什么。其实宏观来看，动力电池随着温度降低，阻抗会变大，放电电压平台降低，电池的端电压下降比较快，可用容量和功率就不高。电池在低温下不仅难以实现大电流放电，且因电池阻抗的增加，导致充电电压也会上升，充电效率变低。所以冬季高速工况，可能会有更大的续航折损。这是毋庸置疑的，行业中几乎没人敢挑战这个论点，只不过现如今都有电池保温装置，能一定程度上缓解这个问题，齿轮工艺前瞻讨论而且这里有个其他信息要分享，就是貌似行业中认为现如今新能源电动车BEV（Battery Electric Vehicle）或P/HEV（Plug-in/Hybrid Electric Vehicle)车型因为采用固定齿轮比例的减速器/少挡位变速机构，其齿轮传动效率依然有进一步的提升余地，在电机花键轴、直/斜齿轮、环齿轮等齿轮齿面加工的最后一道工序中，加入shear thickening fluid polishing 剪切增稠抛光是一种优化表面粗糙度的手段之一。（这个技术貌似还没有大量开始应用，值得探讨。）这种剪切增稠抛光基本方法论是利用非牛顿流体进行抛光，除了对齿轮啮合区域进行抛光以外，非牛顿流体能够渗透到齿轮根部，减少应力集中，剪切增稠流体抛光（STFP）非牛顿抛光液含有磨料、多羟基聚合物和分散剂。当流体的速度达到适当值时，接触区域的剪切速率将增加。此时，抛光液在加工过程中将成为固体弹性柔性抛光刀具与齿轮表面接触。金刚石磨料将被多羟基聚合物封装在 STFP 中。这些颗粒将聚集成颗粒簇的形式。齿轮表面上的微小凹凸面或毛刺在切削力的作用下被磨料液去除。目前齿轮抛光磨主要相关供应商为3M、HERMAZ赫美兹、Junker等，均采用CBN实体抛光带进行加工。这个问题我在这里MARK 一下，齿轮专家和动力总成专家们可以进来大家聊聊。 解决了这个效率问题，传动方面可能还会更上一层楼，并且可不是从单一齿轮比97%增加到98%的规模，而是相关工艺解决后，是不是可以以极低成本、极高可靠性、极低维护成本来上电动变速箱的问题。电动车该如何设计才能适配高速？而如果电动车电机，带有变速箱，其实一定程度可以解决所有劣势。当然，相关重量也会上升，车身结构可能又得回到燃油车时代的【发-变-车身】的设计思路中。对电动车来说，可能相当于走了回头路。那么今后电动车该怎么设计才能有更好的余地呢？近期，宝马M3电动版的亮相给了行业很大启发。下图是四电机M3原型车谍照。纯电动版M3将基于Neue Klasse平台打造，有望采用四电机驱动或双电机后驱系统，最大功率超1000马力，计划于2027年发布。多电机电动车的轻量化一直是行业重点攻关难题与用户痛点。宝马4电机或许会采用极氪001FR的方案。但目前电机轻量化依然是个很大挑战，一部分专业人士仍然认为，现阶段燃油+机械四驱仍是四驱最优解。毕竟一套机械四驱，100kg都不到，现在一套100kw以上的动力电机，电机加壳体就得80多kg了，前后双电机甚至4电机，重量确实挑战蛮大。所以近期老王关注轴向磁场电机比较多，与径向磁通电机相比，轴向磁通电机具有许多电动汽车设计优势。这张是轴向磁通电机而这张是径向磁通电机。怎么理解？就是线圈磁通量法拉第定律是根据电机输出轴同向的，就是轴向，下图显然是转子半径方向，所以称之为径向。一定尺寸电机的气隙表面积越大，它能产生的扭矩就越大。双转子三轴无轭轴向磁通电机具有双气隙，可以更好利用空间。最重要的是，电机外径和气隙表面的外径间不需要定子空间。换句话说，转子与定子一起旋转，而不是在定子内部旋转。这意味着，对于轴向磁通电机，磁体以及有效气隙距离旋转中心轴更远：与径向磁通电机相比，它具有更大的旋转轴杠杆，在相同的旋转轴上产生更大的扭矩。转子和定子之间的电磁通量密度。分析气隙表面积和力臂（杠杆），我们可以得出径向磁通电机中的扭矩与电机直径的二次方成正比。然而，在轴向磁通电机中，它与直径的三次方成正比。在这一点上，可以拿碟刹和鼓式刹车来做比喻。这可能是解决电四驱越野的新路线。目前轴向磁场电机主要有单定子单转子、中间定子双转子以及中间转子双定子三种结构。后者又被称作TOMS结构。而中间转子双定子被称为Kaman结构。Toms 结构利用了内定子两个表面的铜来产生转矩，电机端部绕组的长度减小了，提高了电机的效率，但对轴承的要求非常高。而 Kaman 结构有两个冷却盘，机冷却非常有优势，由于只有一个转子盘，减小了转动惯量，但效率低于 Toms结构。目前多数电机暂时多数只用了单定子单转子结构值得注意的是，以中间定子双转子结构 (R-S-R)为结构的轴向磁场电机，主要是英国 YASA的轴向磁场电机和比利时Magnax以中间转子双定子结构 (S-R-S)为其础结构的轴向磁场电机厂家代表为上海磁雷格，目前已能够量产。总结今后电动车该如何发展，是一个非常直接讨论的议题。 但我建议，还是要乐观看待汽车行业的正常发展，把一些担忧或抱怨合理、平和地进行讨论，而不是恶意拉踩。关注老王，下期见！
2025年01月16日，我们带着叁牲、纸钱和酒，踏上了去往祖坟的路。
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首发2024-06-01 11:34·林先森的汽车频道
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